Installation génératrice de courant alternatif de fréquence constante, comprenant un alternateur susceptible d'être entraîné à différentes vitesses. Dans la technique, il est souvent désira ble de disposer d'un alternateur susceptible d'être entraîné à différentes vitesses, mais dé livrant cependant un courant de fréquence constante. C'est ainsi que dans certaines ins tallations hydroélectriques, la. hauteur de la chute agissant sur les turbines varie parfois dans de grandes proportions.
Pour une vitesse de rotation donnée, une turbine ne peut. fonctionner avec un rende ment satisfaisant. que pour une chute sensi blement constante et bien définie. Lorsque la chute subit- des variations importantes par rapport à la chute prévue, le rendement de la turbine baisse rapidement, la cavitation peut apparaître et pour des variations trop importantes de la chute, la réalisation de la turbine devient impossible pour des raisons < l'ordre physique.
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de construire une turbine à vitesse constante, susceptible d'être équipée de deux ou trois roues, chacune de ces roues étang calculée pour un domaine de chute bien dé fini.
On peut cependant obtenir un rendement satisfaisant de la turbine en faisant varier sa vitesse de rotation en fonction de la hauteur < le chute. En prévoyant plusieurs alternateurs de vitesses différentes, susceptibles d'être en traînés à choix par la turbine, on aurait pour cette dernière autant de vitesses de rotation différentes, permettant donc d'obtenir un bon rendement pour autant de domaines de la variation totale de la chute. On pourrait aussi remplacer les alternateurs par un seul alternateur capable de tourner à des vitesses synchrones différentes.
Ces diverses possibilités nécessitent un appareillage électrique ou hydraulique com pliqué et coûteux, et., de plus, on ne prévoit que deux ou éventuellement. trois régimes<B>de</B> fonctionnement optimum pour toute la gamme des chutes possibles. En outre, les opérations nécessaires au changement du régime de fonc tionnement provoquent nécessairement un arrêt plus ou moins prolongé de l'installation.
Le but de la présente invention est d'as surer une meilleure utilisation des forces hy drauliques en permettant de faire tourner la turbine à sa vitesse de rendement maximum pour autant de régimes que l'on veut de la gamme des chutes possibles.
L'invention a pour objet une installation génératrice de courant alternatif de fréquence constante comprenant un alternateur suscep tible d'être entraîné à différentes vitesses. Ce résultat est atteint par le fait que l'induc teur de l'alternateur comprend un enroule ment polyphasé destiné à être parcouru par des courants alternatifs déphasés, capable de produire un champ magnétique tournant pa rapport audit inducteur, une source de ten sion alternative de fréquence ajustable étant prévue pour alimenter ledit inducteur,
la fré- quenee de cette tension étant ajustée pour que la somme algébrique de la vitesse de rotation de l'alternateur et de la vitesse de rotation du champ tournant par rapport. à l'inducteur soit une constante.
Le dessin annexé, donné à titre d'exem ple, représente schématiquement deux formes d'exécution d'une installation objet de l'in- @ ention. La fig. 1 montre le schéma de la première forme d'exécution et la fig. 2, celui de la deuxième forme d'exécution.
Une turbine hydraulique 1, soumise à une chute variable, entraîne le rotor 3 d'un alter nateur 2. Ce dernier présente un induit 4 tri phasé qui est relié au réseau par les barres 5. Le rotor 3 est. muni d'un enroulement tri phasé, qui est alimenté par un générateur 6 d'excitation, entraîné par un moteur à cou dant continu 7. Ce moteur 7 est alimenté par une génératrice 8 à courant continu, qui est. entraînée par un moteur synchrone 9, dont l'alimentation est. prise sur les barres 5.
Un deuxième moteur asynchrone 10 est également alimenté à partir des barres 5 et entraîne une génératrice à courant continu 11, qui fournit le courant. d'excitation pôur le générateur d'exeitation 6, le moteur 7 et la génératrice 8. L'enroulement 12 d'excitation du générateur 6 est relié par une résistance 13 variable à la génératrice 11. Les enroulements d'excitation 14 et 1.5 du moteur 7 et respectivement de la génératrice 8 sont reliés par des résistances variables 7.6 et 17 à la même génératrice 11.
Le moteur 7 présente un enroulement com- pound 18 réglable, permettant de rendre sa vitesse de rotation sensiblement indépendante de la charge. En variant le compoundage de ce moteur, par exemple en shuntant plus ou moins l'enroulement compound et en va riant la tension d'alimentation du moteur 7 ou son excitation, on peut régler sa vitesse de rotation à la valeur désirée, cette vitesse étant pratiquement indépendante de la puissance fournie par ledit moteur.
En variante, on pourrait évidemment sup primer l'enroulement compound réglable et munir le moteur 7 d'un régulateur permet- tant, également de rendre sa vitesse de rota tion sensiblement indépendante de la charge.
Comme le rotor de l'alternateur 2 est. cons titué par un enroulement triphasé, le courant alternatif d'excitation va produire un champ magnétique tournant par rapport au rotor. Le champ d'excitation de l'alternateur tour rera donc à suie vitesse égale à la somme ou à la différence de la vitesse de rotation du champ magnétique par rapport au rotor et de la vitesse de rotation du rotor lui-même.
Pour fixer les idées, on peut dire qu'à la vitesse synchrone de 500 t/min. par exemple, l'alternateur est excité en courant continu et fonctionne comme une machine classique. fournissant une fréquence dite de rotation , par exemple de 50 périodes par seconde. Mais on peut aussi considérer qu'à l'arrêt, ce même alternateur soit excité par un courant alternatif de 50 p. p. s. et fonctionne comme un transformateur ordinaire fournissant alors une fréquence dite de transformation . , Pour toutes lés vitesses intermédiaires, la fréquence fournie, par exemple 50 p. p. s., se rait la somme des fréquences de rotation et de transformation .
Par analogie, on peut aussi parler de la puissance de rotation et de la puissance de transformation , la puissance totale aux bornes du stator étant. la. somme des deux pre mières. Ces puissances de rotation et de trans formation se répartissent en grandeur dans le rapport de leur fréquence.
En admettant par exemple que l'alterna teur fournisse 1000 kW en tournant à 400 t/min., la fréquence de rotation sera de 40 p. p. s. et celle de transformation sera de 10 p. p. s., la puissance de rotation sera de 800 kW et celle de transformation sera de 200 kW.
Il convient. de remarquer que l'on pourrait aussi faire tourner L'alternateur 2 au-dessus de sa vitesse synchrone, en faisant tourner le champ magnétique en sens contraire du rotor, la, vitesse angulaire du champ d'excitation étant alors égale à la différence de la vitesse du rotor et de la vitesse du champ magné tique. La source du courant alternatif d'excita tion à fréquence variable pourrait aussi être constituée par une machine à collecteur, dont l'excitation serait assurée par un courant, alternatif de fréquence correspondante.
Dans l'installation représentée à la fig. 1, on pourrait aussi supprimer le moteur 10 et la génératrice 11 et dériver le courant d'exci tation des machines 6 et 7 de la génératrice 8, qui serait alors à autoexcitation.
En variante, on pourrait aussi remplacer la --énératriee â et le moteur asynchrone 9 par un groupe redresseur.
La puissance nécessaire à l'alimentation du moteur 7 ne doit pas nécessairement être dérivée du réseau sur lequel débite l'alter nateur 2. Elle pourrait, par exemple, être fournie par une turbine auxiliaire, un groupe diesel ou, de faon générale, par une source indépendante quelconque.
On retrouve, dans l'installation représentée à la fig. ?, certaines parties de l'installation dv la fig. 1, soit la turbine 1, qui entraîne le rotor 3 de l'alternateur 2, dont l'induit 4 tri phasé est relié au réseau par les barres 5. Dans cette forme d'exécution, le générateur 6 d'excitation n'est phis entraîné par un mo teur à courant continu, mais par la turbine 1 liai, l'intermédiaire d'un dispositif 20 de transmission à rapport variable. L'enroule ment 12 d'excitation du générateur 6 est ali menté par une génératrice 11 à courant con tinu, entraînée par un moteur 1.0 relié au réseau.
Des interrupteurs 22 et. 23 permettent, d'une part, de brancher une batterie 21 en parallèle sur la génératrice 11 pour la char ger et, d'autre part., de déconnecter ladite génératrice 11 pour alimenter l'enroulement 12 d'excitation directement par la batterie 21, notamment. lors de la mise en marche de l'ins tallation lorsque cette dernière doit alimen ter un réseau indépendant.
La vitesse de rotation du générateur 6 est, réglée à l'aide du dispositif 20 pour obtenir la fréquence de transformation nécessaire. Dans cette forme d'exécution, la puissance dite de transformation est dérivée directe- nient de l'arbre de la turbine, tandis que dans l'installation de la fig. 1, elle était prise sur le réseau.
Le dispositif 20 de transmission à rapport variable peut avantageusement être consti tué par un convertisseur de couple hydrau lique. On pourrait alors prévoir, en outre, un régulateur très sensible permettant de fixer rigoureusement le rapport de transmis sion du convertisseur de couple.
Le dispositif pourrait aussi être constitué par des trains d'engrenages de rapports de transmission différents, enclenchables et dé- clenchables à volonté à l'aide d'embrayages, par exemple d'embrayages hydrauliques. On pourrait prévoir un dispositif de verrouillage pour supprimer le glissement qui a toujours lieu dans les embrayages hydrauliques.